露天矿软弱基底排土场卸荷变形机制试验研究

为系统研究软弱基底排土场的卸荷变形机制,以大孤山铁矿粉质黏土基底排土场为研究背景,采用底摩擦试验方法对比分析天然(坚硬基底)、饱和(软弱基底)2种工况下排土场的变形破坏过程,采用散斑分析和测点追踪软件获取排土场位移分布特征和演化规律。试验结果表明:(1)饱和基底排土场稳定性明显低于天然基底排土场。(2)天然基底排土场变形破坏形态呈现滑塌→牵引→推移态势,排土场由低级向高级边坡依次滑移。(3)饱和基底排土场卸荷变形模式主要受软弱基底控制。排土场前后部分之间的不均匀卸荷沉降导致边坡循环出现下沉→开裂→滑移,直至软弱基底上覆边坡全部滑移失稳。(4)天然基底排土场裂隙由不均匀水平变形产生,为张拉裂隙;饱和基底排土场裂隙由不均匀卸荷沉降产生,为错动裂隙。(5)软弱基底排土场建议采用动力固结、钻孔注浆等措施进行基底加固,同时建议构筑完善的疏排水系统减小基底土体软化。研究成果可为类似软弱基底排土场卸荷变形的研究与治理提供借鉴。     

反倾层状碎裂结构岩质边坡破坏机制研究

反倾岩质边坡是我国西南水利水电工程、山区交通工程、矿山工程中一种常见的边坡类型,目前已成为影响此类工程正常运行的安全隐患之一。通过基底摩擦物理模型试验,研究了发育一组与岩层层面正交节理的反倾碎裂结构岩质边坡变形破坏全过程,分析了边坡变形破坏过程中的宏观变形、岩层位移、岩层弯折角等,揭示了反倾层状碎裂结构岩质边坡破坏机制及空间受力演化规律,并进行了反倾碎裂结构岩质边坡变形分区。研究结果表明:(1)根据实验变形破坏特征,将反倾层状碎裂结构岩质边坡划定为拉裂–倾倒型、拉裂–滑移倾倒型、弯曲拉裂–(滑移)倾倒型3种破坏模式,并可分为稳定区、(弯曲)拉裂–倾倒区、压致拉裂–(滑移)倾倒区、剪切–滑移区等变形区,当坡角或倾角较大时,剪切–滑移区不存在。(2)随着坡角增大,边坡破坏由渐变转化为速变,最先变形部位也由坡体中部向坡顶转移,破坏过程中岩层弯曲特性逐渐弱化;坡角大小一定,倾角较小时,坡体易先发生变形乃至沿破裂面滑移破坏;坡角或倾角较大时,坡体易发生拉裂–倾倒破坏。(3)坡体不同位置岩层变形破坏明显不同步,变形符合蠕变三阶段特征,且当岩层刚开始发生张拉变形时,该岩层变形速率方向基本水平,当发生倾倒变形后,岩层产生明显的竖直变形速率,可作为划分坡体岩层初始变形阶段的判识标准。(4)以拉裂–倾倒破坏为主的岩层最大弯折角明显较小,其破裂面呈阶梯状;以弯曲拉裂–(滑移)倾倒为主的岩层最大弯折角与破坏深度明显较大,其破裂面多呈直线或不规则折线状。     

唐家山滑坡后壁残留山体震后稳定性研究

 在对残留边坡现场地质调查基础上,根据坡体表部裂缝分布、延伸长度和贯入深度,结合唐家山高速滑坡形成机制,推测残留山体除表层零星塌滑外,仍存在较大规模滑坡的可能,其破坏模式以坡顶拉张裂缝贯穿下错→坡体中部沿顺层滑移→前缘切层剪切破坏的拉裂–滑移–剪断三段式为特点。根据该破坏模式,对残留山坡分别考虑在天然、持续暴雨以及地震等不同工况下,按二维和三维折线型潜在滑面进行稳定性计算和分析。结果表明,残留山坡整体稳定,但浅表部稳定性差。在此基础上,对残留山坡提出相应的整治措施建议。     

缓倾角层状岩质边坡小危岩体失稳破坏模式与稳定性评价

缓倾角层状岩质边坡是小危岩体出露的主要坡型之一。影响小危岩体失稳破坏的主要因素为边坡地形条件、地层岩性和岩体结构，诱发因素有暴雨、地震和人工开挖等。小危岩体失稳破坏的基本模式可概化为倾倒-崩落、拉裂-崩落和滑落-落3种。当缓倾内层状岩质边坡的岩层较厚，岩性呈软硬互层状产出，或岩层间软弱夹层较厚时，常发生倾倒-崩落式破坏；当缓倾内层状岩质边坡的岩层较薄，且岩性较均一，或层间结构面力学性质较好时，常发生拉裂-崩落式破坏；当缓倾角层状岩质边坡岩层倾向坡外时，在陡倾构造节理和风化卸荷裂隙切割下，常发生滑移-崩落式破坏。针对这3种破坏模式，提出相应的稳定性评价理论和方法。最后，以一修理厂陡崖边坡为例，系统阐述缓倾角层状岩质边坡小危岩体稳定性评价理论和方法。     

滑移型岸坡失稳机理及计算方法研究

滑移型岸坡失稳规模大、危害性强,针对其失稳的特点,阐明了其破坏均是沿结构面滑动,因此,在稳定计算中应该考虑软弱结构面的影响,该类型的破坏为典型的折线型滑动,在此基础上提出滑移型岸坡失稳计算应该采用自动优化法搜索最优任意滑裂面,并使得滑裂面尽可能穿过软弱结构面。采用提出的计算方法对某实际工程典型断面进行了稳定分析,并研究了水位的升降与D型排处理对滑移型岸坡稳定的影响。研究成果表明:滑移型岸坡失稳的主要控制因素在于软弱结构面的强度参数较低,水位的升降就可引起该类型的岸坡滑移破坏,造成大面积滑坡,仅采用D型排处理滑移型岸坡失稳是不可行的,建议采取表面抗冲刷与阻止其沿软弱层滑动的共同措施。     

层状岩体斜坡强震动力响应的振动台试验

 通过大型振动台试验,研究反倾和顺层两类结构岩体边坡在强震条件下的地震动力响应。结果表明：强震条件下,斜坡对水平地震动力的响应要远超过垂直地震动力,前者所导致的加速度响应峰值(PGA)放大系数是后者的2～3倍。在水平地震动力作用下,斜坡的地震动响应具有显著的高程效应和结构效应。对于硬岩顺层斜坡在1/2倍坡高以上坡面和坡内均出现显著的PGA放大效应;而硬岩反倾斜坡的放大效应则主要表现在坡体内部1/2倍坡高以上和坡体表部2/3倍坡高以上,且放大幅度要高于顺层斜坡。软岩斜坡在水平地震力作用下的动力响应总体上较硬岩斜坡弱,顺层斜坡表现为1/2倍坡高后,PGA放大系数的持续增大,而反倾斜坡主要表现为坡表中下部(1/4倍坡高处)和3/4倍坡高以上PGA的突然增大。模型在强震条件下的破裂观测结果表明：硬岩顺层斜坡(HD)在变形破坏通常表现为顺层滑移–下部隆起溃屈型失稳;硬岩反倾斜坡(HAD)为后缘垂直拉裂–中下部平缓剪出型失稳(L型滑面);软岩顺层斜坡(SD)为顺层滑移–底部挤出–分层滑移型失稳;软岩反倾斜坡(SAD)为斜坡顶部拉裂–下部剪出型失稳。试验结果与现场观察现象能较好吻合,从而深入揭示强震条件下层状结构斜坡的地震动力响应和失稳破坏机制。     

灌溉诱发型黄土滑坡离心模型试验研究

滑坡是一种常见的地质灾害,灌溉诱发黄土滑坡失稳是常见地质灾害之一。灌溉作用不仅改变了地下水平衡,而且降低了土体的抗滑强度,从而导致黄土滑坡的发生。针对黑方台焦家崖头13号黄土滑坡,开展了灌溉作用下滑坡失稳机理的离心模型试验研究,揭示了黄土滑坡的变形特性、应力水平及破坏模式。离心模型的制作考虑了"粒径效应"、"尺寸效应"。离心试验结果表明:随着加载时间和离心加速度的增大,模型坡体沉降量、坡体土压力、坡体孔隙水压力均逐渐增大;坡体沉降量由坡顶至坡脚逐渐减小,最大垂直位移为33.38 mm,坡体土压力由坡顶至坡脚逐渐增大,最大土压力为320 k Pa,坡体孔隙水压力表现为坡顶坡脚坡体中部,最大孔隙水压力为157.08 k Pa;坡体呈现出两级破坏模式,即第一阶段的坡脚蠕动变形,坡顶压制拉裂,第二阶段的坡体剪切滑移。     

北疆地区砾石土岸坡冲刷破坏大比尺模型试验及其破坏机理研究

以北疆地区广泛存在的砾石土重建岸坡,开展砾石土岸坡冲刷破坏大比尺模型试验研究。引入新型观测方法——三维激光扫描技术,对岸坡冲刷破坏全过程进行观测,并详细分析获取的扫描数据。联合三维激光扫描和现场传统测量成果,依据不同阶段的破坏特征,将岸坡破坏划分为3个阶段,即冲刷破坏阶段、局部失稳阶段和整体失稳阶段,确定北疆地区砾石土岸坡的冲刷变形失稳过程与破坏模式。基于砾石土岸坡大比尺模型试验成果,推导建立砾石土岸坡稳定性计算公式和局部失稳破坏高度预测公式,并建立砾石土岸坡冲刷破坏阶段和局部失稳阶段的有机联系,以深入揭示砾石土岸坡失稳破坏机理。     

顺层岩质路堑边坡破坏模式及设计对策

 在对大量顺层边坡进行详细调查研究基础上,总结提出顺层岩质路堑边坡的分类及8种顺层边坡破坏模式,并对较为常见的滑移–拉裂和滑移–弯曲破坏模式的稳定性分析方法进行讨论。指出在实际工程中,对于滑移–拉裂型顺层边坡,其稳定性分析可通过计算失稳岩层临界长度进行,为避免开挖过程中边坡出现顺层滑动,宜先加固后开挖或边开挖边加固;对顺层清方边坡,可能出现滑移–弯曲破坏,宜采用弹性受压板稳定理论进行边坡稳定性分析后,确定分级高度和加固措施。水是诱发顺层边坡失稳的主导因素,设计中应加强防排水措施。     

雅砻江锦屏一级水电站坝区右岸高位边坡危岩体稳定性研究

通过现场调查分析,将危岩概括为4种失稳模式：整体滑移剪切破坏模式、块体崩滑破坏模式、整体剪切错落破坏模式、压缩-拉裂-滑移破坏模式。根据极限平衡原理,针对不同的失稳模式提出不同的稳定性计算方法和稳定状态分类指标,并对不同规模和不同稳定状态下的危岩提出相应的防治措施。     

抛掷爆破对内排土场边坡稳定性影响的试验研究

 针对黑岱沟露天煤矿抛掷爆破作用下内排土场高台阶边坡稳定性问题,利用相似模拟试验和数字散斑观测方法,研究动载作用下边坡的变形规律。试验结果表明：抛掷爆破可将煤层上覆大量岩石破碎抛掷到采空区,形成沉降漏斗,沉降约17 cm,块度较为均匀;抛掷爆破产生的应力波具有很强的方向性,引起内排坡体与煤层底板原岩在交界处发生微小错动,边坡体整体向临空面发生水平位移,且发生沉降,坡体内部沉降位移最大。爆破引起内排土场边坡发生微小的位移,不会引起内排土场发生破坏性的滑移,坡体结构是稳定的。因此,应用相似模拟试验的方法研究动静载荷作用下坡体变形是可行的。     

某库岸边坡稳定性影响因素及边坡变形破裂机制分析

本文以西部某库岸边坡为例对地震诱发滑坡的不稳定性影响因素进行分析,结果表明边坡在经历Ms6.1级和Ms5.8级地震后,边坡失稳进入活跃变形阶段,边坡危险性较高。边坡变形破坏模式为滑移-拉裂。     

排土场空间效应及其稳定性评价方法研究

 依托矿山排土场工程实例,采用调研、试验和数值分析相结合的研究结果表明,评价结果和过程安全性相悖的关键在于排土场地基–排土体相互作用下的系统空间效应和自身组构特征分层效应。通过现场实证、理论分析和数学物理模型解释凹形的空间夹持效应和凸形发散作用。给出稳定性分析采用2D或3D模型应遵循的高度和曲率半径关系条件的基本原则。进一步,采用允许变形和部分破坏的设计理念,以地基坡度、基础性质、排土料岩性、混合体坡高和坡脚线距离为基本因素,区分设定作业台阶安全标准和整体稳定标准,关联安全等级与控制标准以及考虑降雨及地震工况组合,建立以安全系数为主,综合应力场、位移场、塑性区分布特征的综合评价方法技术路线和流程。     

膨胀土边坡稳定性参数影响分析

膨胀土边坡稳定性控制是工程建设的一大难题。针对膨胀土边坡的稳定性进行探讨,把膨胀土边坡失稳模式总结为浅层平面破坏和整体圆弧破坏,将膨胀土边坡分为风化层和未风化层进行稳定性分析,并给出了膨胀土边坡计算的参数选取方法;根据某工程实例,运用了整体稳定性分析和浅层平面分析法探讨了中膨胀土、弱膨胀土边坡受坡高、坡比及风化层厚度影响时的稳定性,并对两种破坏模式进行对比分析;研究表明:坡比及风化层厚度对膨胀土边坡的影响较为明显,且边坡存在一稳定比,本工程大气影响深度为1.5～2m,则中膨胀土边坡稳定坡比为1:2.0～1:2.5,弱膨胀土边坡为1:1.5;膨胀土边坡破坏主要表现为浅层破坏膨胀土边坡,稳定性受浅层破坏模式控制。     

降雨诱发非饱和土边坡直线滑移的稳定性计算

根据Green-Ampt入渗原理,考虑降雨入渗及其对土体的物理力学作用,分析了雨水入渗非饱和土边坡坡面入渗规律,建立了非饱和土边坡坡面入渗模型,获得了雨水非饱和入渗过程中的雨水入渗深度计算式。通过分析降雨后边坡潜在滑移体的几何模型和力学特性,获得了滑移面倾角与边坡倾角、雨水入渗深度和坡高之间的关系,建立了降雨入渗影响下非饱和土边坡直线滑移与倾覆破坏的安全系数计算式,为分析降雨入渗非饱和土边坡稳定性提供了一种定量计算方法。     

山谷型垃圾填埋场失稳模式离心模型试验研究

利用能够在超重力离心环境下旋转的模型箱,进行了山谷型垃圾填埋场离心模型试验。试验结果表明,在40g离心加速度的条件下,前坡40°,后坡45°的填埋场在坡肩处变形较大,沿底部界面失稳的可能性较小。当模型箱转动11.6°(对应填埋体前坡51.6°,后坡56.6°,底坡11.6°),填埋体开始出现整体滑移,随着模型箱的转动角度不断增大,整体滑移呈加速趋势,并伴随有填埋体本身的大变形,其中垂直坡底方向的变形大于平行坡底方向。当模型箱旋转26°后(对应填埋体前坡66°,后坡71°,底坡26°),破坏模式由整体滑移变为沿填埋体内部滑移破坏。试验再现了垃圾堆体沿衬垫界面失稳过程,为山谷型填埋场衬垫界面参数取值方法提供数据支撑。基于测量数据、分析了垃圾土变形、破坏发展规律,探讨了垃圾土抗剪强度参数取值的主要影响因素。     

频发微震下含水率对堆积体斜坡动力响应规律及失稳模式的影响

近年来,三峡库区微小地震频繁,同时库区堆积体斜坡广泛分布,频发微震作用下堆积体斜坡的稳定性值得关注。堆积体的含水率是影响斜坡稳定性的重要因素之一。通过振动台物理模型试验,揭示频发微震作用下三峡库区巨厚堆积体斜坡土体含水率对斜坡动力响应及失稳模式的影响。结果表明:模型斜坡在频发微震作用下发生"阶梯状"滑出破坏,变形演化过程:裂缝产生并发育→裂缝扩展→上部裂缝贯通(上部滑体发生滑动)→底部滑动面贯通(斜坡失稳破坏);裂缝贯通导致斜坡堆积体滑出的过程中,高含水率模型发生"局部整体式"破坏,低含水率模型发生"溃散式"破坏;坡体加速度响应表现出明显的趋高趋表效应,导致斜坡坡肩位置率先出现裂缝,含水率增大对这些效应具有促进作用。     

抗滑桩加固失稳边坡稳定性分析研究

目前针对既有潜在失稳边坡的加固设计分析,没有考虑边坡长期的变形效应或后期周围环境变化等支护边坡稳定性的影响。以某一抗滑桩加固失稳边坡为例,采用PLAXIS3D有限元软件建立三维模型进行了边坡稳定性分析,利用考虑桩-土相互作用的强度折减法,研究了抗滑桩支护的原边坡变形破坏特点。研究结果表明,原边坡破坏属于地表拉裂而非深层潜在滑移面滑移,位移过大且处于临界稳定状态但安全储备不足;卸载坡顶2m高、13m宽土体后,可以有效控制边坡变形,保证边坡稳定,而在后续兴建的弃土场荷载作用下,边坡受到的影响有限。     

不等厚互层顺层磷矿高边坡变形机制研究

以云南晋宁磷矿东采区顺层高边坡为研究对象,通过现场勘察,对现场滑坡形态、破坏情况、滑面及滑体特征等进行分析,并从地质、力学角度上分析滑坡变形破坏特征、力学机制及滑坡演化形成过程。最后采用离散元分析验证。研究结果表明:滑坡变形破坏模式为滑移—拉裂破坏,降雨及磷矿开采是滑坡滑动的重要诱因。磷矿层开采坡前缘切断岩层,形成临空面,岩体卸荷松弛发育裂隙,雨水下渗到全风化粘土层面附近富集,层间含水化强的物质,在长期浸泡软化、不等厚互层差异风化等作用下,岩体力学性质大幅衰减,滑体沿软弱层面向临空方向滑动,坡体后缘岩体被拉开,形成张拉裂缝,软弱滑动面贯通,边坡发生变形破坏,主要是以岩石的拉张破坏为主,拉应力对岩石的破坏起主导作用。从计算的位移、滑动形态、变形速率及应力分布判断,滑坡的变形机制为滑移—拉裂破坏模式。其研究成果为矿区高边坡稳定性分析及加固设计提供一定参考依据。     

多级拼装悬臂式挡墙地震响应振动台模型试验

多级拼装悬臂式挡墙是一种可用于高填方工程的新型轻型支挡结构。为确定墙–坡系统的地震动力响应特征,进行几何、重度和时间相似比分别为1∶10,1∶1和1∶3.162的三级拼装悬臂墙支挡边坡的水平振动台模型试验。结果表明:坡体加速度沿墙高呈明显的非线性放大效应;墙后静止土压力和动土压力均呈"三峰型"分布模式,各级墙踵板对其下部墙背土压力存在遮蔽效应,动土压力沿墙高呈显著的多段折线型分布模式;在地震波波峰时刻,墙体位移急剧增大并接近永久位移;地震作用过程中墙–坡系统的变形发展可分为PGA≤0.4 g时的多级墙体微小变形、0.4 g相似文献